（高清版）GBT 41351-2022 机械安全 安全相关无线控制装置 通 用技术条件

机械安全安全相关无线控制装置通用技术条件Safetyofmachinery—Safety-relatedwirelesscontroldevices-2022-03-09发布国家标准化管理委员会 I 2规范性引用文件 3术语和定义 24技术要求 24.1安全功能和性能 4.2主要零部件要求 4.3人类工效学 44.4气候条件 4.5机械性能 4.6电气性能 4.7电磁兼容 65确认和试验 65.1安全功能和性能确认 5.2主要零部件 75.3人类工效学 85.4气候条件 5.5机械性能 85.6电气性能 85.7电磁兼容 6使用信息 96.1一般要求 6.2外壳标识 6.3使用说明书 参考文献 I本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国机械安全标准化技术委员会(SAC/TC208)提出并归口。本文件起草单位：苏州立宏标准化咨询服务有限公司、深圳国技仪器有限公司、安徽乐库智能停车设备有限公司、福建省闽旋科技股份有限公司、厦门德盛元电气有限公司、广东智源机器人科技有限公司、浙江武精机器制造有限公司、金华精研机电股份有限公司、浙江游锚科技有限公司、广东永汇科技有限公司、中机生产力促进中心、南京理工大学、苏州市质量和标准化院、南京林业大学、南京埃斯顿自动化股份有限公司、无锡韵安技术有限公司、奥煌检测技术服务(上海)有限公司、深圳市今天国际物流技术股份有限公司、皮尔磁电子(常州)有限公司、浙江奥鹏工贸有限公司、广东产品质量监督检验研究院、广东长盈精密技术有限公司、江苏省特种设备安全监督检验研究院、义乌市义宁模具有限公司、北京机械工业自动化研究所有限公司、西安凯金哲检测有限公司、广东康鑫新材料有限公司、平湖李挺机械制造有限公司、泉州市标准化协会、枣庄市慧天美亚保温节能建材有限公司、广东强劲机电工程有限公司、中汽认证中心有限公司、广东全伟工业科技有限公司、江苏冠丰智能科技有限公司、北京极智嘉科技有限公司、广东雪莹电器有限公司、陕西金优邦科技有限公司、广东当家人智能电器有限公司。本文件主要起草人：董凯菠、陈阿凤、赵彬、项楠、沈俊杰、包训权、郭冰、林汉钿、居里锴、李勤、张晓飞。Ⅱ机械领域安全标准体系由以下几类标准构成。——A类标准(基础安全标准),给出适用于所有机械的基本概念、设计原则和一般特征。——B类标准(通用安全标准),涉及在机械的一种安全特征或使用范围较宽的一类安全装置：——C类标准(机械产品安全标准),对一种特定的机器或一组机器规定出详细的安全要求的标准。根据GB/T15706,本文件属于B2类标准。本文件尤其与下列与机械安全有关的利益相关方有关：——机器制造商；——健康与安全机构。其他受到机械安全水平影响的利益相关方有：——机器使用人员；——机器所有者；——服务提供人员；——消费者(针对预定由消费者使用的机械)。上述利益相关方均有可能参与本文件的起草。此外，本文件预定用于起草C类标准的标准化机构。本文件规定的要求可由C类标准补充或修改。对于在C类标准的范围内，且已按照C类标准设计和制造的机器，优先采用C类标准中的要求。1机械安全安全相关无线控制装置通用技术条件本文件规定了安全相关无线控制装置的技术要求及其确认和试验方法，也规定了安全相关无线控制装置使用信息的要求。本文件适用于发送和接收安全相关信号的安全相关无线控制装置。本文件不适用于在爆炸性环境中使用的安全相关无线控制装置。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2423.5—2019环境试验第2部分：试验方法GB/T2423.7—2018环境试验第2部分：试验方法设备型样品)GB/T2423.10—2019环境试验第2部分：试验方法GB/T2423.22—2012环境试验第2部分：试验方法GB/T4208—2017外壳防护等级(IP代码)试验Ea和导则：冲击试验Ec:粗率操作造成的冲击(主要用于试验Fc:振动(正弦)试验N:温度变化GB4793.1—2007测量、控制和实验室用电气设备的安全要求第1部分：通用要求GB/T5169.11—2017电工电子产品着火危险试验第11部分：灼热丝/热丝基本试验方法成品的灼热丝可燃性试验方法(GWEPT)GB/T5226.1—2019机械电气安全机械电气设备第1部分：通用技术条件GB/T14048.1—2012低压开关设备和控制设备第1部分：总则GB/T14048.5—2017低压开关设备和控制设备第5-1部分：控制电路电器和开关元件机电式控制电路电器GB/T14775—1993操纵器一般人类工效学要求GB/T15706—2012机械安全设计通则风险评估与风险减小GB/T16855.1—2018机械安全控制系统安全相关部件第1部分：设计通则GB/T16855.2—2015机械安全控制系统安全相关部件第2部分：确认GB/T17626.6—2017电磁兼容试验和测量技术射频场感应的传导骚扰抗扰度GB/T17626.8—2006电磁兼容试验和测量技术工频磁场抗扰度试验GB/T17626.11—2008电磁兼容试验和测量技术电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T17626.16—2007电磁兼容试验和测量技术0Hz～150kHz共模传导骚扰抗扰度试验GB/T17626.29—2006电磁兼容试验和测量技术直流电源输入端口电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验GB/T18268.1—2010测量、控制和实验室用的电设备电磁兼容性要求第1部分：通用要求2GB28526—2012机械电气安全安全相关电气、电子和可编程电子控制系统的功能安全GB31241—2014便携式电子产品用锂离子电池和电池组安全要求3术语和定义GB/T15706—2012和GB/T16855.1—2018界定的以及下列术语和定义适用于本文件。由发送和/或接收安全相关控制信号的操控单元和接收器组成，实现无线控制操作的装置。注：该装置传送的控制信号有时还包含非安全相关的信号。操控单元controlunit由指令装置产生信号，并经信号处理器处理后通过发射器发出信号的装置。注2:若支持双向通讯，能同时作为操控单元和接收器运行。指令装置commanddevices由操动件(如摇杆、开关、按钮等)产生指令并将其转换成电信号处理器signalprocessor将电信号进行判断和处理的装置。将信号处理器处理过的信号通过无线电或光学辐射等方式发射给接收器的组件。接收信号并将信号转换成指令，经信号处理器处理后通过输出接口传输给机器控制系统的装置。接收组件receivingcomponent识别并接收发射器信号的组件。输出接口outputinterface安全相关无线控制装置输出信号与机器控制系统相连的部件或装置。4技术要求4.1安全功能和性能安全相关无线控制装置应能对机器进行远程无线控制操作，并通过和其他安全控制装置的配合应能实现以下一种或几种安全功能：3—停止/急停功能；——手动复位功能；——保持-运行功能；——启动/重启功能；——其他，如GB/T16855.1—2018或C类标准具体描述的安全功能。在使用说明书中应描述安全相关无线控制装置可以实现的安全功能。停止/急停功能优先级应高于机器启动功能。急停后复位不应产生危险。4.1.2性能等级(PL)或安全完整性等级(SIL)制造商应至少提供以下主要安全相关参数：——性能等级(PL)或安全完整性等级(SIL);——类别(Cat.);——平均每小时危险失效概率(PFHp)。必要时，制造商还应提供以下符合性的验证信息：——每个通道的平均危险失效间隔时间(MTTFp);——诊断覆盖率(DC);——平均危险失效周期数(Blop);——共因失效(CCF)。注：PL与SIL之间的关系见GB/T30175—2013。在正常和或故障情况(例如，元器件失效或传输信号干扰)下，操控单元发出的指令到接收器输出控制信号之间的时间不应超过制造商给出的范围。工作期间应重复的发送数据帧，两条数据帧之间的间隔时间应在制造商给出的范围内。若超出范围，接收器应使设备进入安全状态。应采取措施(例如，密码或特殊的钥匙)防止未经允许的人员操作安全相关无线控制装置。每个操控单元应能标明与其对应的机器。通过本地的控制装置控制(操控单元之外的控制装置)机器时，应采取措施防止因操控单元被误用导致机器失控。无线安全控制装置的发射频率和地址分配等参数应只能由授权的专业人员设置和管理。4.1.5电源供电安全供电电压的变化不应产生危险。在执行一个或多个可能有危险的运动时，如果供电电压超出允许的范围，操控单元应产生视听报警信号；如果操控单元的电池电压降低到不能保证可靠传输信号的水平时，操控单元应发出停止指令，然后发出不再发送数据的指令，直到操控单元重新开启。4.1.6多个操控单元和多台机器多个操控单元对应同一个接收器时，应采取措施确保同一时间内只有一个操控单元起作用。如果需要从一个操控单元向另外一个操控单元转移控制权，只有在接收器完成当前指令且接收到控制权转移的指令后才能激活。但是，任何情况下，接收器应响应每个操控单元发出的停机指令。多个操控单元对应多个接收器时，在操控单元发射信号覆盖范围内，应采取措施防止相互影响，以4防止机器产生意外动作。4.2主要零部件要求发射器的有效距离不应小于30m。发射器发出的帧信息应采用周期循环连续发送的方式。单帧信息的发送周期不应大于0.15s。帧信息中应包含校验码。发射器是否激活的状态应显示在操控单元上，激活时不应导致机器的动作。接收器应对每帧信息确认地址码后，再对指令功能码确认。不应因为丢失地址码而导致机器紧急停机。每个接收器应仅接受从配对地址操控单元发送过来的指令信号。如果操控单元出现故障，永久地改变了地址，接收器不应再和该操控单元继续保持通信。接收器应配置两个解码处理器用来相互校验，解码处理器应具有故障自动复位的功能。接收器应有监控与故障自诊断功能，对每个指令码的执行情况应有显示，并能显示故障信息。按钮、指示灯和显示屏应符合GB/T5226.1—2019中10.2～10.9的规定。微型按钮的机械寿命不应低于250000次，急停按钮的机械寿命不应低于50000次，钥匙开关(如配有)的机械寿命不应低于250000次。当启动机器运动的操动件被释放后，应自动转入初始状态。电池电量不足或不能满足操控要求时，应提示更换电池或充电。更换新电池或充电后，操控单元的连续使用时间不应少于12h。如采用锂离子电池，其安全性能应符合GB31241—2014的要求。4.3人类工效学操控单元宜为便携式，质量不宜大于1.0kg。控制操纵杆的操作力应符合以下要求。——向前和向后应在5N～60N之间。采用手指操作操纵杆的操作力不应大于20N;用手操作操纵杆锁紧或移动的操作力可为60N。——左右侧边移动应在5N～20N之间。在控制台直接暴露在相当大的加速力中，操作力可为操控单元的其他操纵器应符合GB/T14775—1993的要求。必要时，宜考虑操作人员戴手套使用。4.4气候条件在下列条件下，安全相关无线控制装置应能正常工作：——环境温度：0℃~40℃;——相对湿度：10%～90%(无冷凝水);——海拔2000m以下；——污染等级2。5GB/T41351—20224.5机械性能安全相关无线控制装置在运行过程中应能承受表1给出的正弦振动试验，试验期间和/或试验后应能正常运行。表1正弦振动试验频率范围振动幅值扫频循环次数耐久试验的持续时间min4.5.2冲击安全相关无线控制装置应能承受表2给出的冲击试验，冲击适用于所有3条轴线的正和负两个方向，每个方向的冲击次数为1000次±10次，试验后其外观和装配质量应不变，试验期间和/或试验后能正常运行。表2冲击试验峰值加速度(A)脉冲持续时间(D)半正弦m/s²msm/s6注：用于重复冲击。4.5.3跌落操控单元的每个可用位置应能承受两次1000mm高度的跌落试验。在试验期间装置应处于激活状态。试验期间和/或试验后，操控单元至少应进入并保持安全状态。4.5.4外壳防护等级安全相关无线控制装置的操控单元和接收器的外壳防护等级应不低于IP54。如果安全相关无线控制装置安装在其他外壳内(例如，控制柜或控制屏),其防护等级应至少符4.6电气性能4.6.1供电电源安全相关无线控制装置在GB/T5226.1—2019中4.3规定的供电条件下应能正常运行。6安全相关无线控制装置的绝缘材料应具备耐高温和阻燃性能。4.6.3电气间隙和爬电距离电气间隙和爬电距离的最小值应符合GB/T14048.1—2012中7.1.4的要求。对于连接至主电源的装置，还应符合过电压等级Ⅲ。安全相关无线控制装置的温升应符合GB/T14048.1—2012中表2和表3的规定。安全相关无线控制装置的基本防护和故障防护应符合GB/T5226.1—2019中6.2～6.4的要求。安全相关无线控制装置的介电性能应符合GB/T14048.5—2017中7.2.3的要求。4.6.7接通和分断能力接收器的输出电路的接通和分断能力应符合GB/T14048.1—2012中7.2.4的要求。安全相关无线控制装置的导线和电缆应符合GB/T5226.1—2019中第12章的要求，线路连接和布线应符合GB/T5226.1—2019中第13章的要求。4.6.9输出接口信号短路安全相关无线控制装置的接收器应能承受由输出接口信号短路所导致的负载。如果采用晶体管输出，应符合GB/T14048.5—2017中7.2.5的要求。安全相关无线控制装置应符合GB/T14048.1—2012中环境A的电磁兼容要求，还应符合GB/T18268.1—2010的要求。5确认和试验5.1安全功能和性能确认5.1.1安全功能确认安全相关无线控制装置的安全功能应按GB/T16855.2—2015中的第8章进行确认。见4.5。7应按GB/T16855.2—2015中9.2,确认安全相关无线控制装置的类别。应按GB/T16855.2—2015中9.3,确认安全相关无线控制装置的MTTFp。5.1.2.4系统性失效防止措施应按GB/T16855.2—2015中9.4,确认安全相关无线控制装置的系统性失效防止措施。应按GB/T16855.2—2015中9.6,确认安全相关无线控制装置的性能等级(PL)。应按GB28526—2012确认安全相关无线控制装置的安全完整性等级(SIL)。5.1.3响应时间根据制造商提供的使用说明书，用可存储示波器、逻辑分析仪或其他记录单帧数据发送周期和两条数据帧之间的间隔时间。5.1.4防止误用采用故障插入方法进行试验。5.1.5电源供电安全根据制造商提供的使用说明书，采用可调电源供电进行试验。5.1.6多个操控单元和多台机器根据制造商提供的使用说明书，采用功能检查方法进行试验。5.2主要零部件5.2.1发射器和接收器根据制造商提供的使用说明书，采用发射器和接收器功能试验方法和故障插入方法进行试验。5.2.2按钮和指示灯采用目视方法检查按钮、指示灯和显示屏是否符合要求。操动件自动转入初始状态应通过功能试验方法进行验证。在环境温度为25℃的条件下，测量操控单元的最大工作电流，用电池额定容量除以最大电流，价差计算值是否大于12h。锂离子电池应按照GB31241—2014进行试验。85.3人类工效学将安全相关无线控制装置在制造商规定的最高或最低温度下存储2h后，分别使用测力计测量操纵杆和按钮的操作力。5.4气候条件安全相关无线控制装置应在以下条件下按GB/T2423.22—2012中试验Nb:规定变化速率的温度变化进行试验：——试验温度：低温0℃±2℃,高温+40℃±2℃;——温度变化速率：1K/min±0.2K/min;——温度保持时间：60min±3min;——试验循环次数：2次。5.5机械性能安全相关无线控制装置应在表1规定的试验条件下，按GB/T2423.10—2019试验FC进行试验。安全相关无线控制装置应在表2规定的试验条件下，按GB/T2423.5—2019试验Ea进行试验。按GB/T2423.7—2018中方法一：自由跌落的规定进行试验。5.5.4外壳防护等级安全相关无线控制装置的外壳防护等级应按GB/T4208—2017中第14章进行试验。采用可编程电源供电，在GB/T5226.1—2019中4.3供电条件下试进行验。试验应按GB/T5169.11—2017的规定进行。接收器上使用的绝缘材料(附加在外壳和相关位置的导电部件元件)应在有850℃的热灯丝下试验。操控单元上使用的绝缘材料(附加在外壳和相关位置的导电部件元件)应在有650℃的热灯丝下试验。接收器应应对无监督模式操作。操控单元应应对有监督操作和通过使用电池/蓄电池的电源。若电池/蓄电池有适当的综合保护措施，热灯丝温度应降低至550℃。5.6.3电气间隙和爬电距离按照GB4793.1—2007中6.7的规定进行功能绝缘抗电强度的试验。9温升试验按GB/T14048.1—2012中8.3.3.3进行试验。检查基本防护应按GB/T5226.1—2019中6.2.2或6.2.3的规定试验，并按GB/T5226.1—2019中6.2.4测量残余电压。检查故障防护应按GB/T5226.1—2019中6.3.2或6.3.3的规定试验。按GB/T14048.1—20125.6.7接通和分断能力按GB/T14048.5—2017按GB/T5226.1—2019中表5检查导线和电缆的最小截面积。按GB/T5226.1—2019中12.3对所用导线和电缆的绝缘给予适合的试验电压。按GB/T5226.1—2019中18.2检查保护接地装置的可靠连接。5.6.9输出接口信号短路按GB/T14048.5—2017中附录H的H.8进行试验。5.6.10蓄电池的充电装置按GB4793.1—2007中13.2.2的要求进行目视检查或短路或开路试验。5.7电磁兼容按GB/T17626.6—2017、GB/T17626.8—2006、GB/T17626.11—2008、GB/T17626.16—2007、GB/T17626.29—2006进行抗扰度试验和发射试验。6使用信息6.1一般要求安全相关无线控制装置的制造商应向使用者提供符合GB/T15706—2012中6.4的使用信息。6.2外壳标识在安全相关无线控制装置的外壳上，应通过标识永久性的清晰给出以下信息，且字符高度不小于2mm:——产品名称；——型号；——制造商名称；——生产日期；——类别(Cat.)、性能等级(PL);——安全完整性等级(SIL);——IP等级；——电气参数；——执行标准。如果没有足够的空间，制造商的详细地址和产品名称可通过附在产品上的标签给出，但其余信息都应在外壳上给出。6.3使用说明书制造商应按照GB/T15706—2012中6.4.5,提供安全相关无线控制装置的使用说明书，以确保安全相关无线控制装置的正确连接、调试和操作。使用说明书应至少包含以下内容：——制造商名称(商标名)及完整地址；——产品名称、型号及系列；——可以提供电路